深度解析！兩相冷板式液冷系統的優勢與挑戰
2025-04-11 19:11:43
近年來，AI大模型、云計算、超算等領域對算力提出更高要求。隨著服務器的快速迭代以及芯片的不斷升級，散熱需求也隨之迅速增加。
面對高密度的散熱需求，液冷散熱技術發展出多條路線，主要包括冷板式液冷、浸沒式液冷以及噴淋式液冷等方式。其中，冷板式液冷是目前主流的成熟技術方案，可以分為單相冷板式液冷和兩相冷板式液冷。今天，就與小派一起聚焦兩相冷板式液冷技術，深度解析這一技術的優勢與挑戰吧。
基于大量市場調研，我們將從以下三個方面，探討兩相冷板式液冷所具備的技術優勢：
液冷系統的架構及兼容性
相比浸沒式液冷，冷板式液冷對服務器的傳統架構適配性較好，且總體重量變化不大，對機房承重要求不高，適合對現有存量機房升級改造，更有利于后期單相冷板升級為雙相冷板。同時，冷板式液冷對CPU/GPU的改造要求較低，配套電氣機架改動較小，冷卻液與電氣元件不直接接觸，可避免很多兼容性問題。此外，在相同散熱量的情況下，與單相冷板和浸沒式液冷循環系統能耗相比，兩相冷板式液冷系統的泵驅能耗更低。
經濟性
在低壓相變冷卻液循環過程中，鋁可以代替銅，以避免在管路中使用不銹鋼、銅等高價金屬，從而減少系統管路費用。相比于浸沒式液冷使用大量的電子氟化液/礦物油，冷板式液冷系統冷卻液的使用量以及日常維護過程中的損耗遠低于浸沒式液冷，初期投資得以降低。
冷卻液特性
電子氟化液/制冷劑的電導率非常低，常用作電氣元件清潔，即使發生泄漏，本身也不會對電氣元件造成損害；電子氟化液/制冷劑屬于純凈物，在系統循環中無需添加緩蝕劑/殺菌劑等添加劑，保證了系統的潔凈度，降低系統腐蝕風險。得益于成熟的傳統制冷系統技術，系統安裝干燥過濾器后，可以長時間保持潔凈，堵塞、腐蝕管路的概率大幅減少；冷卻液相變時產生的沸騰傳熱效率約為單相對流傳熱效率的3~10倍，可以滿足高密度散熱需求，同時相變冷卻液的載熱能力也高于單相冷卻液的顯熱量，系統在小流量的情況下即可滿足散熱需求，減少循環泵的功耗。
雖然兩相冷板式液冷系統具備一系列優勢，但目前國內供應商多處于研發階段，量產項目較少，仍面臨一些技術挑戰：
尋找或者研發適合的電子氟化液或者制冷劑，確保合適的相變溫度和壓力，避免蒸發溫度過低或者泄漏時造成電子元器件結露；
需成熟的節點級的液體流量控制和相變壓力控制；
零部件尺寸問題（小型化/集成化），使用便利性；
即使兩相冷板式液冷技術仍然任重道遠，但隨著高密度散熱的增加或者低版本芯片在低溫條件下超頻運算需求的增加，兩相冷板式液冷終將在液冷市場占據一席之地。
作為運動與控制領域的先行者，派克漢尼汾積極跟進數據中心冷卻系統的前沿技術探索，正在與多家國際服務器、熱管理系統供應商開展兩相冷板式液冷技術探索，旨在攜手客戶合作共贏，為信息化、智能化、商業化的未來算力市場保駕護航！
